ES2206399T3 - Equipo para alimentar con metal en fusion una lingotera de colada continua y procedimiento para su utilizacion. - Google Patents

Abstract

Equipo para alimentar de metal en fusión una lingotera de una instalación de colada continua de productos de sección rectangular, tal como llantones, que comprende: una boquilla sumergida (6) dotada de oídos de salida del metal en fusión situados en, o sensiblemente en, el plano principal de colada (P) paralelo a las caras grandes de la lingotera, estando estos oídos diferenciados por su dirección de salida en, al menos, dos categorías distintas (7, 8); y una unidad inductora colocada frente a las caras grandes de la lingotera para producir polos magnéticos de signos opuestos que están enfrentados a una y otra parte del citado plano principal de colada (P), caracterizado porque la citada unidad inductora (14, 15) tiene su entrehierro circunscrito sensiblemente a la boquilla (6), y aplica un campo magnético pasante que cubre los oídos de, al menos, una (7) de las citadas categorías distintas (7, 8); y porque el citado equipo comprende medios (20, 21) de regulación de la intensidad relativa del citado campo magnético en el lugar de los oídos de salida de la citada categoría cubierta (7) con respeto a los oídos de la otra categoría (8), a fin de poder modificar la repartición del caudal total en fusión entre todos los oídos de salida de la citada boquilla (6).

Description

Equipo para alimentar con metal en fusión una lingotera de colada continua y procedimiento para su utilización.

La presente invención se refiere a la colada continua de los metales, especialmente, del acero. Se refiere, de modo más particular, a la llegada del metal en fusión por la parte superior a una lingotera de colada continua y, de modo más preciso todavía, a las técnicas que ponen en práctica campos magnéticos aplicados a nivel de la lingotera para modificar las corrientes del metal en fusión durante la llegada a éste.

Se sabe que la aplicación de un campo magnético a una lingotera de colada continua, cuando la acción electromagnética se conduce de modo apropiado, permite aumentar la productividad de la instalación de colada, preservando al mismo tiempo la calidad metalúrgica de los productos colados obtenidos, e incluso mejorándola. En efecto, a este respecto, se ha podido ya poner en evidencia el perjuicio de las turbulencias hidrodinámicas debidas a las corrientes recirculantes que se establecen cada vez más vigorosamente en el seno de la lingotera cuando aumenta la velocidad de colada y, especialmente, en el caso de la colada de productos de sección alargada, tales como, por ejemplo, llantones.

Se recuerda que, durante la colada continua de llantones, el metal en fusión es aportado a la lingotera desde un repartidor colocado a distancia por encima a través de un conducto sumergido, denominado "boquilla sumergida", cuyos oídos de salida desembocan sensiblemente en el plano principal de colada paralelamente a las caras grandes debajo de la superficie libre del acero en fusión en la lingotera recubierta clásicamente por una capa líquida de la escoria activa.

Se ha podido establecer que la velocidad de los chorros de metal líquido a la salida de los oídos de la boquilla se eleva a varios metros por segundo desde el momento en que la velocidad de colada vale, aproximadamente, de 1 a 1,5 m/mn. La corrientes recirculantes que resultan, entonces, en la lingotera, agitan firmemente la interfaz metal-escoria. Estas fluctuaciones de la superficie libre del metal colado son responsables de irregularidades de solidificación de la primera piel del producto colado, que se sabe son origen de defectos perjudiciales, incluso redhibitorios en el producto final (hinchazones, exfoliaciones, etc...). Además, fragmentos de escoria de cobertura pueden ser arrastrados dentro de la lingotera al mismo núcleo del producto colado, degradando, así, la limpieza del metal solidificado obtenido.

Frente a este problema planteado por estas perturbaciones hidrodinámicas, el acerista dispone hoy día, principalmente, de dos ejes de respuesta: uno que recurre a las herramientas disponibles de la magnetohidrodinámica adaptadas a la colada continua de los metales; y el otro que está ligado a la propia geometría de la boquilla de colada.

Los acccionadores electromagnéticos que se desarrollan con este fin, sean estos un campo magnético estático o deslizante, permiten influir en las corrientes de recirculación del metal líquido en la lingotera después de su salida de la boquilla, para frenarlas, o acelerarlas, o para simetrizarlas a una y otra parte de la boquilla sumergida.

Así, se han desarrollado frenos electromagnéticos que consisten en aplicar a nivel de una altura determinada del espacio interior de la lingotera un campo magnético pasante que creará en el seno del metal en movimiento fuerzas de frenado cuando éste pasa por esta región (las fuerzas de Laplace). Con este fin, se ha propuesto disponer en cada cara grande de la lingotera un polo magnético concebido como un electroimán de polo saliente bobinado, que presenta la forma de un terminal localizado a una y otra parte de la boquilla entre ésta y las caras pequeñas terminales de la lingotera (véase el documento EP-A-0040383), sea una barra horizontal que se extiende por toda la anchura de la cara grande (véase el documento WO 92/12814) o dos barras paralelas espaciadas en altura a fin de enmarcar los oídos de salida de la boquilla (véanse los documento WO 96/26029, WO 98/53936). Cualquiera que sea la geometría retenida, el objeto es el mismo; por una parte, crear con el polo emparejado de signo opuesto dispuesto enfrente en la otra cara de la lingotera un campo magnético pasante cuyo efecto es frenar los flujos de circulación demasiado enérgicos que suben hacia la superficie libre y, por otra, repartir mejor en toda la sección de la lingotera el flujo principal de metal líquido que desciende hacia abajo.

Para conferir a este tipo de técnica una mayor flexibilidad de regulación, se ha propuesto utilizar campos magnéticos, no ya estáticos, sino deslizantes, los cuales, como se sabe, tienen la facultad de arrastrar el metal líquido en su desplazamiento (véanse los documentos EP-A-0151 648, WO 83/02079, JP-B-1 534 702). En cada cara grande de la lingotera, a una y otra parte de una boquilla sumergida con oídos de salida laterales, entre ésta y las caras pequeñas terminales, se colocan dos inductores de campo deslizante horizontalmente (conductores orientados verticalmente) a fin de interceptar por el campo magnético deslizante el metal en fusión desde el momento de su llegada a estas zonas de la lingotera. Se llega, así, a acelerar (o a frenar, según el sentido de desplazamiento relativo dado al campo deslizante) los chorros de alimentación de metal líquido de la lingotera, teniendo la facultad de poder dosificar localmente el efecto de la acción electromagnética por simple regulación de los parámetros de funcionamiento de los inductores, como, por ejemplo, la intensidad de la corriente eléctrica de alimentación primaria, o la frecuencia de pulsación, por tanto, de la velocidad de deslizamiento del campo magnético.

Se recuerda, si es necesario, que un campo magnético deslizante de este tipo, es producido, generalmente, por un inductor que tiene varios enrollamientos de fase independientes, de tipo "estator de motor lineal polifásico" (generalmente, bi o trifásico) y que se coloca frente a una cara grande de la lingotera, por tanto, paralelamente al plano principal de colada (véanse los documentos FR-A-2.324.395; FR-A-2.324.397). Cada enrrollamiento está conectado a una fase diferente de una alimentación eléctrica polifásica, según un orden de conexión adecuado que asegura el deslizamiento buscado del campo magnético a lo largo de la cara activa del inductor en una dirección ortogonal a los conductores.

Se ha propuesto, igualmente, esta vez con objeto de contrarrestar fenómenos observados de propagación de olas en la superficie libre, de una cara pequeña a la otra de la lingotera, simetrizar lo mejor posible las corrientes de metal en fusión que llegan a la lingotera en las zonas a una y otra parte de la boquilla con la ayuda de un terminal magnético móvil, mecánicamente regulable en posición, o de dos terminales magnéticos fijos adyacentes intercorrelacionados en sus acciones respectivas sobre el metal en movimiento (véanse los documentos EP-A-0.832.704; JP-A-03275256).

El otro eje de soluciones consiste en optimizar la geometría de la parte sumergida de las boquillas de colada, especialmente, de los oídos de salida del metal en fusión. El objeto es siempre el mismo: controlar la repartición de las corrientes de metal líquido que llegan a la lingotera.

En esta categoría de soluciones se encuentran, por ejemplo, boquillas de tipo "cajón" (véanse los documentos US-A-464.698, JP-A-63.76753), cuya parte sumergida presenta una forma general bulbosa que recuerda la de un pincel de pintor o de una alcachofa aplanada, cuya función se supone que realiza también.

Estas boquillas están, en efecto, muy abiertas en la parte inferior para favorecer una salida en el plano principal de colada de los chorros de colada a pequeña velocidad, pero con una sección grande de paso. Su propiedad principal es tender, así, a suministrar el metal líquido a la lingotera según una corriente uniforme, aproximándose a la corriente ideal, denominada "pistón", en la cual el gradiente de velocidad entre dos puntos cualesquiera de una sección recta sería próximo a cero y la citada sección llegaría a ser rápidamente lo más parecida posible a la de la lingotera. Estas boquillas en forma de cajón empiezan expandirse industrialmente, especialmente, en las instalaciones de colada continua de llantones delgados. Los flujos de recirculación de metal en dirección a la superficie libre del metal colado pueden ser, en efecto, muy atenuados, hasta tal punto que, por otra parte, podrían preverse, si procede, aberturas suplementarias en la parte superior del cajón, o en el costado, para permitir la emisión de filetes de metal en fusión dirigidos hacia la parte superior, para asegurar una aportación térmica complementaria regular a la superficie libre, que se sabe es necesaria para el buen desarrollo de la colada.

En esta categoría de soluciones, se encuentran, igualmente, las boquillas rectas con dos pares diferenciados de oídos de salida lateral que se orientan según el plano principal de colada, paralelamente a las caras grandes de la lingotera. Oídos colocados en posición baja en el fuste de la boquilla suministran globalmente hacia abajo el flujo de metal principal que hay que extraer de la lingotera. Los otros oídos están dispuestos en la parte superior a fin de suministrar un segundo flujo secundario destinado a alimentar térmicamente la superficie libre, por medio de una aportación regular, pero de bajo caudal, del metal en fusión "nuevo" apenas llegado a la lingotera, por tanto, de gran entalpía. El relativamente bajo precio de coste de este tipo de boquilla puede ser una ventaja económica significativa para elementos de desgaste de este tipo que tienen que ser renovados regularmente.

Dicho esto, cualquiera que sea la conformación retenida de la boquilla, recta o en forma de cajón, ésta está necesariamente fijada a su geometría y, por tanto, solamente puede optimizarse para un solo modo de funcionamiento de la operación de colada, o para un formato colado particular. Por tanto, este tipo de soluciones parece mal adaptado a las inevitables variaciones o modificaciones de funcionamiento sufridas o deseadas propias de las máquinas de colada continua modernas, tales como las variaciones de la velocidad de colada, los cambios de formatos, etc ...

Los accionadores electromagnéticos (frenos, aceleradores, simetrizadores) son, por naturaleza, de utilización más flexible y, por tanto, son más apropiados para seguir tales variaciones. Como contrapartida, estos no están optimizados para ningún modo de funcionamiento particular. Estos controlan las corrientes del metal líquido una vez llegado éste a la lingotera y actúan, entonces, tanto como acelerador, como de freno de corrientes. Pero, al contrario que en ciertas boquillas vistas anteriormente, estos no se preocupan en modo alguno de la repartición del caudal de llegada de metal en fusión entre la región alta de la lingotera (en dirección a la superficie libre) y la parte baja (dirección de la extracción del producto colado). Además, estos son relativamente caros en coste de inversión y en coste de consumo de energía eléctrica, e implican modificaciones complejas y financieramente pesadas de la tecnología de las lingoteras que les reciben.

El objeto de la presente invención es, precisamente, proporcionar a los aceristas un medio de alimentación de metal en fusión a una lingotera de colada continua que permita fácilmente una regulación rápida y precisa de la repartición entrante del caudal de metal entre las regiones alta y baja de la lingotera.

Con este objetivo a la vista, la invención tiene por objeto un equipo para alimentar de metal en fusión una lingotera de una instalación de colada continua de productos de sección rectangular, tal como llantones, que comprende:

una boquilla sumergida dotada de oídos de salida del metal en fusión situados en, o sensiblemente en, el plano principal de colada paralelo a las caras grandes de la lingotera, diferenciándose estos oídos por su dirección de salida en, al menos, dos categorías distintas; y

una unidad inductora colocada frente a las caras grandes de la lingotera para producir en ellas polos magnéticos de signos opuestos que están enfrentados a una y otra parte del citado plano principal de colada, caracterizado porque la citada unidad inductora tiene su entrehierro circunscrito sensiblemente a la boquilla, y aplica un campo magnético pasante que cubre los oídos de, al menos, una de las citadas categorías distintas; y porque el citado equipo comprende

medios de regulación de la intensidad relativa del citado campo magnético en el lugar de los oídos de salida de la citada categoría cubierta con respecto a los oídos de la otra categoría, a fin de poder modificar la repartición del caudal total en fusión entre todos los oídos de salida de la citada boquilla.

De acuerdo con una variante de realización, la citada unidad inductora es una unidad electromagnética constituida por, al menos, un electroimán.

De acuerdo con otra variante de realización, la citada unidad inductora está constituida por inductores de varios enrollamientos de fase de tipo "de campo deslizante" que están enfrentados a una y otra parte del citado plano principal de colada, y por una alimentación eléctrica asociada que alimenta de corriente continua cada uno de los citados enrollamientos separadamente, y los medios de regulación de la intensidad relativa del campo magnético comprenden medios para desplazar la localización de los polos magnéticos en el entrehierro de la citada unidad electromagnética.

Es factible utilizar un inductor (electroimán o un inductor de tipo "campo deslizante") en una sola cara de la lingotera, pero en detrimento, en este caso, de la potencia electromagnética disponible. En todo caso, de acuerdo con la invención, el polo magnético del inductor debe aplicar siempre un campo magnético dirigido perpendicularmente a la pared de la lingotera frente a la cual está montado el inductor. Si no, no se obtiene el efecto buscado. Así, si dos inductores están uno frente a otro, los polos magnéticos enfrentados son de signos opuestos a fin de crear un campo magnético pasante, es decir, cuyas líneas de fuerza unen los dos polos extendiéndose perpendicularmente al plano principal de colada en el cual se desarrollan los chorros de metal a través de los oídos de salida de la boquilla colocada en el entrehierro de los dos inductores.

Se define un polo magnético de un inductor como la región de la cara activa del inductor en la que el campo magnético que éste produce es máximo. En el caso de un electroimán, el polo es el extremo, a menudo saliente, de la masa metálica ferromagnética bobinada que caracteriza el aparato. En el caso de un inductor del tipo de campo deslizante con varios enrollamientos de fase, el polo magnético no tiene representación material fija unida a una masa ferromagnética dada de la culata, pero puede desplazarse sobre la cara activa del inductor en función de la intensidad instantánea de las corrientes alternas de fase que alimentan los conductores y de su desfasaje. Se dirá, igualmente, que un campo magnético "cubre" oídos de boquillas, cuando estos se encuentran en una región del espacio interior de la lingotera en la que reina el máximo de inducción magnética producida por este campo.

Hechas estas precisiones, se comprende que, de acuerdo con la invención, es fácil modificar la acción del campo magnético en la zona de los oídos de la boquilla cubierta por este campo (con respecto a la acción eventualmente ejercida en el lugar de los otros oídos) por una regulación adecuada de la intensidad de este campo en la zona considerada. Esta acción será conducida haciendo variar (disminuyendo, o aumentando) la intensidad del campo magnético sin modificar la posición del polo magnético que le produce, o modificando la posición de éste en las caras grandes de lingotera conservando su intensidad. La primera variante operatoria citada podrá ser preferida si, con respecto al tamaño y al alejamiento del polo magnético utilizado, los oídos de las dos categorías están bastante alejados uno de otro en el cuerpo de la boquilla para que los valores de la inducción magnética en sus lugares respectivos puedan ser muy diferentes, mientras que la intensidad del campo sea máxima, por ejemplo, en los oídos cubiertos por este campo. Por el contrario, la segunda variante citada está mejor adaptada al caso, sin duda el más inevitablemente frecuente, en que todos los oídos están cubiertos y en que sólo el desplazamiento del polo puede proporcionar un diferencial de campo suficiente entre ellos para obtener de modo señalado los resultados buscados por la invención.

Naturalmente, en el caso de un electroimán, el desplazamiento del polo magnético se obtendrá por un montaje móvil del electroimán en un chasis solidario de la máquina de colada dotado de medios que permitan desplazarle sobre la cara de la lingotera en la cual está montado e inmovilizarle en el lugar elegido.

En algunos casos, puede encontrarse beneficioso, igualmente, desdoblar el inductor en dos partes inductivas colocadas una a continuación de otra en la misma cara de la lingotera, controlando así cada parte los oídos de salida dispuestos en un lado de la boquilla, independientemente de los dispuestos en el otro lado.

Cualquiera que sea la variante de realización retenida, se habrá comprendido ya, sin duda, que la idea base de la invención consiste de algún modo en utilizar un campo magnético como una válvula inmaterial de obturación del paso ofrecido por una categoría de oídos de la boquilla para modificar el caudal de salida de la otra categoría de oídos. Siendo el caudal de alimentación constante o, en todo caso, estando poco afectado por la acción del campo magnético, aquélla que actúe directamente a nivel de una de las categorías de oídos de salida, tendrá por efecto modificar la repartición de las fracciones del caudal total entre las dos categorías de oídos. De este modo se realiza una boquilla sumergida de geometría variable sin modificación de su forma.

Preferentemente, se cubrirá por el campo magnético los oídos de salida principales, a saber aquéllos cuyo caudal de salida del metal en fusión es el mayor, (generalmente los dirigidos hacia abajo), porque las variaciones de la acción de este campo sobre las corrientes de salida serán más sensibles que aquéllos en los que el caudal de metal es más bajo. En lo que sigue de la exposición, y con fines de claridad, se considerará que el campo magnético cubre oídos de salida principales dirigidos hacia abajo.

Se habrá comprendido, igualmente, que en una forma de realización preferida, la invención recurre a un campo magnético pasante, desplazable en altura a nivel de la boquilla, pero producido por una unidad inductora fija: un par de inductores, uno frente a otro, cada uno de tipo "estator de motor lineal de campo magnético deslizante", emparejados para estar en oposición de fase y producir, así, cada uno, un campo magnético cuyas líneas de fuerza están orientadas en el mismo sentido (condición apropiada para la obtención de un campo magnético denominado "pasante"), pero cuyos enrollamientos de fase están conectados a alimentaciones individuales de corriente continua, regulables independientemente unas de otras. Una unidad inductora de este tipo es, entonces, como se sabe, apta para generar polos magnéticos de signos opuestos, por tanto, un campo magnético estático pasante, localizables allí donde se quiere en el entrehierro. Este cambio de posición de los polos se obtiene activando de modo selectivo los enrollamientos del inductor por simple regulación de los parámetros de funcionamiento de las alimentaciones elementales, a saber, en la práctica, la intensidad de las corrientes eléctricas que éstas producen. Estas regulaciones pueden realizarse instantáneamente, si se desea, durante la propia colada, a distancia de la máquina de colada, con toda seguridad para los operadores, y de modo totalmente transparente, es decir, sin riesgo de perturbación, o incluso mínimo, del buen desarrollo de la operación de colada. Se recuerda que la estructura de este tipo de inductor es conocida desde hace mucho tiempo y, también, que su utilización es bien conocida en la colada continua de llantones como medio de puesta en movimiento del metal de fusión según la altura de la lingotera (véanse, por ejemplo, las patentes antes mencionadas FR-A-2.324.395; FR-A-2.324.397).

Así, la invención tiene por objeto, igualmente, un procedimiento de puesta en práctica del equipo preferido definido anteriormente, y que consiste en regular la intensidad del campo magnético, sea desplazando la posición de los polos de la unidad inductora, o modificando la intensidad de la corriente eléctrica que alimenta la unidad inductora.

La invención será comprendida bien, y otros aspectos y ventajas aparecerán de modo más claro a la vista de la descripción que sigue, dada únicamente a título de ejemplo no limitativo de realización refiriéndose a las láminas de los dibujos anejos, en los cuales:

\bullet La figura 1 representa esquemáticamente, vista de frente, en corte vertical, según el plano principal de colada, una lingotera de colada continua de llantones de acero provista en su parte superior de un equipo de alimentación de metal en fusión de acuerdo con la invención, según una variante de realización con un solo inductor por cara de lingotera;

\bullet La figura 2, en viñeta de la figura 1, es un esquema que aclara la estructura de un inductor-plano de tipo conocido que puede convenir para la puesta en práctica de la invención, y unido con este fin a una alimentación eléctrica de corriente continua;

\bullet La figura 3 es un esquema obtenido de una vista en sección vertical según el plano vertical R-R de la figura 1 y que ilustra, visto por el lado de la lingotera, el modo de funcionamiento "de campo pasante" de la invención;

\bullet La figura 4 es un esquema obtenido de una vista en sección horizontal según el plano horizontal Q-Q de la figura 1 y que ilustra, visto según el eje de colada, el modo de funcionamiento "de campo pasante" de la invención;

\bullet La figura 5 es una vista esquemática análoga a la figura 1, pero que ilustra una variante de realización de la invención con dos inductores uno a continuación de otro por cara de la lingotera.

En estas figuras, los mismos elementos están designados por referencias idénticas.

Una lingotera 1, de cobre o de aleación de cobre enérgicamente enfriada por una circulación de agua en su pared exterior, recibe por la parte superior un cierto caudal de metal en fusión 2 que ésta evacua hacia abajo en forma de un semiproducto siderúrgico 3, que se admitirá aquí que es un llantón de acero. A la salida de la lingotera, el llantón 3, todavía líquido en el núcleo 4, pero ya solidificado en la periferia 5, a consecuencia de su contacto con la pared interior enfriada de la lingotera, acaba de solidificarse completamente en el transcurso de su progresión según el eje de colada S a través de niveles inferiores de la instalación de colada, especialmente, por proyección de agua directamente en su superficie. La llegada del metal "nuevo" a la lingotera se hace a través de una boquilla sumergida 6 cuya parte superior, no visible en la figura, está fijada alrededor de un orificio de colada practicado en el fondo de un repartidor colocado a distancia por encima, y cuya parte inferior está sumergida en la lingotera. Esta parte inferior comprende oídos de salida 7, 8 que desembocan debajo de la superficie libre 9 del metal líquido recubierto por una capa 10 de escoria de cobertura. Como se ve, estos oídos de salida, orientados según el plano de colada principal, son de dos categorías diferenciadas:

\bullet oídos principales 7 inclinados hacia abajo y que suministran la mayor parte del caudal de acero que alimenta la lingotera, por chorros 11 según una dirección de conjunto colocada en el plano principal de colada (el plano de la figura) y que van globalmente hacia la parte baja de la lingotera;

\bullet oídos secundarios 8 colocados por encima, inclinados hacia arriba y que suministran más bien en esta dirección el resto del caudal de metal por chorros 12 que aportan a la superficie 9 un complemento de calor necesario para evitar fenómenos de solidificación parásitos en el menisco (cuernos de solidificación, etc ...).

Se recuerda que se entiende por "plano de colada principal" el plano medio vertical P que pasa por el eje de colada S en el centro de la lingotera y paralelo a las caras grandes 22 de ésta. En este caso, las figuras 1 y 5 están precisamente en el plano de colada principal P. El otro plano análogo, pero paralelo a las caras pequeñas laterales 13 de la lingotera, es calificado de plano de colada secundario.

La ley de conservación de los flujos de "material" impone, naturalmente, la igualdad entre el caudal de metal extraído por la parte inferior de la lingotera y aquél, íntegramente líquido, que entra en la lingotera por la boquilla 6. Como la velocidad de extracción V es un parámetro de la colada, es ésta la que, para una sección de producto 3 dada, impone el caudal entrante, por tanto la velocidad de salida del metal líquido por los oídos de la boquilla. Como ya se ha dicho, si la instalación de colada es de alta productividad (umbral de velocidad de extracción V del orden de, aproximadamente, 1,5 m/mn), los flujos de recirculación, que inevitablemente se establecen en la lingotera en razón de la importancia del desvío entre la velocidad de extracción y la de los chorros de salida del metal por los oídos de la boquilla, cien veces superior, se hacen enseguida muy vigorosos. Bucles de recirculación violentos y turbulentos, estimulados por las reflexiones de los chorros de metal contra las caras pequeñas 13 de la lingotera, perturban, entonces, firmemente la superficie libre 9. Estas perturabaciones son perjudiciales y tienen que ser atenuadas, incluso eliminadas. Pero, esta atenuación no debe cuestionar la aportación calorífica a la superficie libre 9 transportada por los chorros secundarios 12. Como el régimen de funcionamiento de una máquina de colada continua es, ante todo, "transitorio" debido, especialmente, a variaciones de la velocidad de colada, ocurre, por tanto, de modo casi permanente, que este equilibrio buscado entre la necesidad de una superficie libre en calma y plana, y de una superficie libre recalentada por el metal en fusión "nuevo" que viene de la boquilla es puesto en cuestión.

Por este motivo, de acuerdo con la invención, se dispone en cada cara grande 22 de la lingotera, frente a la parte terminal de la boquilla, una unidad inductora constituida por un par de inductores electromagnéticos 14, 15. Estos dos inductores están emparejados de manera que producen, cada uno, un polo magnético, uno frente a otro, de signo opuesto, a fin de crear un campo magnético pasante, perpendicular a las caras grandes 22. Como se ve en las figuras 1 y 3, este campo pasante está localizado en "M" en la parte baja del entrehierro a fin de "cubrir" los oídos de la categoría 7 situados en el extremo inferior del cuerpo de la boquilla 6. Sin embargo, esos inductores están concebidos de modo que sus polos magnéticos pueden ser desplazados conjuntamente en el entrehierro. Aquí, el desplazamiento se hará según la altura de la lingotera, puesto que los conductores 16 ... 17 están dispuestos en horizontal. Este desplazamiento conjunto de los polos del inductor, en una distancia del orden de, aproximadamente, 10 ó 15 cm, provocará un desplazamiento correspondiente del campo magnético pasante en el entrehierro y, por tanto, una modificación correlativa de las condiciones magnéticas locales a nivel de los oídos de salida diferenciados 7 y 8 de la boquilla. La consecuencia es una redistribución buscada de los caudales de metal que salen por sus dos categorías de oídos, permaneciendo el caudal total inalterado o casi inalterado. Así, en la figura 3, se ha representado en M una posición inicial baja del campo magnético en el entrehierro, y en N, una posición final alta después de una operación de desplazamiento vertical de una distancia "d" en dirección a los oídos 8 que suministran chorros de metal hacia arriba.

El desplazamiento del campo magnético puede obtenerse por medio de un par de inductores de tipo "electroimán", dotados, por tanto, de un polo magnético saliente que sirve de soporte a un conductor de hilo bobinado alrededor, y montados móviles en traslación en un chasis solidario de la instalación de colada. Esta realización necesita, por tanto, un desplazamiento físico de la unidad inductora.

Cuando las condiciones prevalentes lo permitan, se optará, preferentemente, por un campo magnético desplazable en un entrehierro fijo. Se sabe que una posibilidad de este tipo es ofrecida por una unidad inductora, tal como la esquematizada en la figura 2, constituida por dos inductores, uno frente a otro, a una y otra parte de las caras grandes 22 de la lingotera, de varios enrollamientos de fases de tipo "de campo magnético deslizante". El inductor representado aquí es un inductor plano de tipo "estator de motor lineal" y bifásico (por tanto, de dos enrollamientos de fase). Sus conductores son barras rectilíneas de cobre 16, 17, 16', 17', en número de cuatro, paralelas entre sí, espaciadas y dispuestas horizontalmente. Cada enrollamiento está compuesto por dos barras unidas entre sí en serie-oposición de modo que la corriente eléctrica las recorre en sentidos opuestos. Las barras unidas pueden ser, indiferentemente, barras inmediatamente próximas, tales como 17 con 16' y 16 con 17' (inductor de polos adyacentes), o desplazadas, tales como 16 con 16' y 17 con 17' (inductores de polos repartidos), como está representado en la figura.

Sin embargo, es importante que, cualquiera que sea la configuración elegida, cada enrollamiento de fase esté unido a una alimentación eléctrica elemental de corriente continua (o rectificada) y a ella sola, y que sea independiente de la del otro enrollamiento. Estas alimentaciones elementales, simbolizadas por 18 y 19 en la figura 2, pueden tener su neutro puesto en común por razones de comodidad. Éstas están integradas en una unidad de alimentación eléctrica 20 provista de medios 21a y 21b de regulación autónoma de las intensidades de las corrientes aplicadas por cada alimentación elemental 18, 19 a fin de poder hacer pasar, por ejemplo, una corriente de intensidad máxima por un enrollamiento, mientras que el otro está desactivado (intensidad nula), y recíprocamente, así como todas las regulaciones intermedias. En estas condiciones, el inductor-plano 14 (15) podrá crear, no un campo deslizante como lo hace ordinariamente, sino un campo magnético estático, cuyo polo magnético que le produce podrá ser desplazado sobre la cara activa del inductor según una dirección ortogonal a los conductores, simplemente modificando de modo conveniente las intensidades de corriente en los dos enrollamientos. Por otra parte, si es necesario, una descripción más detallada de este tipo de inductor y de su modo de funcionamiento en campo deslizante, así como en campo estático, se encontrará en la Solicitud de patente internacional PCT publicada con el nº WO 99/30856 a nombre del solicitante.

En la figura 3, la posición baja "M" del polo magnético corresponde a una corriente máxima en el enrollamiento 16, 16' asociada a una corriente nula en el enrollamiento 17, 17'. A la inversa, la posición alta "N" de la figura 3 corresponde a una corriente máxima en el enrollamiento 17, 17' asociada a una corriente nula en el enrollamiento 16, 16'. Naturalmente, la localización del polo del inductor puede ajustarse en un nivel cualquiera entre estas dos posiciones extremas combinando las intensidades de las corrientes con la ayuda de los medios de regulación 21 que equipan la alimentación eléctrica 20.

En la figura 4 se ve bien que los dos inductores.planos emparejados 14 y 15 están configurados de modo que sus polos magnéticos respectivos, uno frente a otro, tienen polaridades opuestas. De este modo, el campo magnético de uno se adiciona al campo magnético del otro en cualquier punto del entrehierro entre los dos inductores. La configuración es del tipo "de campo pasante" como ilustran los trazos de flecha B, uniendo las líneas de fuerza los polos magnéticos de un inductor con otro, atravesando perpendicularmente el plano principal de colada P y, por tanto, la dirección de los chorros de metal en fusión que salen de la boquilla.

Visto bajo otro ángulo, este tipo de configuración se encuentra en la figura 3. El campo magnético pasante creado por los polos de cada inductor 14, 15 puede ser desplazado en altura una distancia "d", desde una localización baja "M" en donde la acción magnética de frenado sobre las corrientes de los oídos principales 7 es máxima, hasta una localización alta "N" correspondiente a una acción magnética de frenado debilitada en los oídos principales 7, pero reforzada en los oídos secundarios 8.

Es evidente que la invención no está limitada a las realizaciones mostradas como ejemplo anteriormente, sino que se extiende a numerosas variantes o equivalentes en la medida en que se respete su definición dada en las reivindicaciones adjuntas.

Se habrá comprendido, en efecto, que si bien la boquilla debe comprender oídos de salida en el plano principal de colada de la lingotera para que la invención pueda aplicarse, ésta puede estar provista, igualmente, de otros oídos colocados en otra parte, por ejemplo, en diagonal en dirección a las esquinas de la lingotera. De hecho, cuando más ortogonal sea la dirección de los chorros de salida a las líneas de fuerza del campo, mayores serán los efectos la invención, puesto que la eficacia de la acción electromagnética obtenida es directamente proporcional al producto vectorial entre el campo magnético y el vector velocidad de los chorros a su salida de los oídos de la boquilla.

Asimismo, si bien la concepción de la invención ha sido motivada, principalmente, con el fin de poder gestionar mejor las aportaciones calóricas a la superficie libre a partir del propio metal en fusión que llega a la lingotera y, por consiguiente, se ha centrado, preferentemente, en boquillas dotadas de oídos de salida dirigidos, algunos hacia abajo y los otros hacia arriba, la invención no deja de ser de aplicación general a cualquier boquilla cuyos oídos de salida no tengan todos la misma dirección. En efecto, desde el momento en que los oídos tengan direcciones de salida diferentes, incluso poco diferentes, por ejemplo solamente algunos grados de ángulo, la invención se aplica con todo rigor. Ésta, sin embargo, se aplica en la medida en que estos dos oídos estén suficientemente alejados entre sí para permitir que un campo magnético pasante cubra uno y no otro o, al menos, permita cubrir los dos, pero con valores de inducción que, en el mismo momento, sean pasablemente diferentes en uno y en otro. En efecto, como sin duda se habrá comprendido, la posibilidad de tener un desvío de la intensidad del campo entre dos puntos del espacio interior de una lingotera de colada continua de productos de formato alargado, es la base misma de la idea madre de la invención.

Así, aunque la invención da mejores resultados en el caso de las boquillas de tipo "cajón" visto anteriormente, ésta se acomoda, igualmente, a boquillas rectas, siendo lo esencial que las boquillas sumergidas utilizadas para la colada presenten oídos de salida diferenciados en, al menos, dos categorías, por las direcciones - casi siempre hacia arriba y hacia abajo - que estos imprimen a los chorros de metal en fusión que sale de ellos paralelamente a las caras grandes. Dicho de otro modo, la invención se aplica, igualmente, por ejemplo, a boquillas rectas que tienen oídos laterales diferenciados de arriba-abajo en el fuste de la boquilla.

Por otra parte, se ha supuesto anteriormente de modo implícito que la intensidad B del campo magnético permanece constante. Sin embargo, como ya se ha indicado, ésta puede variar mucho modificando la intensidad de las corrientes de alimentación, pudiendo ser desplazado el campo en el entrehierro al mismo tiempo, o de modo separado.

Asimismo, como muestra la figura 5, el inductor 14 (igual, naturalmente, el inductor 15) puede ser desdoblado en dos partes idénticas 14a y 14b colocadas una a continuación de otra en la misma cara de la lingotera a una y otra parte del eje de colada S sobre el cual, por otra parte, está centrada, clásicamente, la boquilla de colada. Se tiende, de este modo, a "cubrir" por un campo magnético las zonas laterales de la boquilla independientemente una de otra, a fin de poder actuar selectivamente sobre los chorros de metal colado 11, 12 que sale de estas zonas. Por regulaciones autónomas de las partes inductivas 14a y 14b, se llega, así, a simetrizar todavía mejor las corrientes en la lingotera porque se interviene sobre ellas en el mismo momento en que éstas salen de la boquilla. Este resultado se obtiene, naturalmente, como complemento del efecto primero de la invención, que sigue siendo la repartición entre los diferentes orificios de la boquilla del caudal total de metal que sale por medio de una regulación en altura del polo magnético en cada parte inductiva 14a y 14b. En esta variante, cada parte inductiva es alimentada de corriente por su propia alimentación elemental (no representada) a fin de, si es necesario, poder practicar regulaciones en altura del polo magnético en cada una de éstas, así como modificaciones separadas de las intensidades de corriente que las recorren.

Por otra parte, en lugar de inductores del tipo "de campo deslizante", podrá optarse, no solamente por electroimanes, como ya se ha mencionado, sino, también, por imanes permanentes, naturales o industriales.

Además, la expresión "alimentaciones elementales de corriente continua" utilizada en la exposición, significa, no necesariamente una adición de alimentaciones unilaterales estructuralmente independientes, sino también una alimentación polifásica única, de dos o tres fases, y de frecuencia regulable, que se regula a frecuencia nula para obtener una corriente continua. Las alimentaciones eléctricas polifásicas de este tipo son bien conocidas. Éstas son del tipo de ondulador de umbral de corte regulable y son utilizadas ordinariamente para activar motores eléctricos de campo magnético giratorio o deslizante. La puesta en función de una alimentación eléctrica de este tipo para alimentar los enrollamientos del inductor 14, a razón de una fase por enrollamiento, consiste en regular el ondulador a la frecuencia nula, efectuando tales regulaciones en momentos elegidos a fin de que las intensidades de las corrientes en cada fase sean, en estos momentos, las que se desean obtener en los enrollamientos unidos a estas fases.

Se recuerda, también, que si bien la invención encuentra un campo de aplicación privilegiado en la colada continua de llantones de acero para la cual ésta, por otra parte, ha sido concebida inicialmente, no sigue siendo menos aplicable a la colada continua de los metales en general, y a la colada continua de los llantones delgados en particular.

Claims (12)

1. Equipo para alimentar de metal en fusión una lingotera de una instalación de colada continua de productos de sección rectangular, tal como llantones, que comprende:

una boquilla sumergida (6) dotada de oídos de salida del metal en fusión situados en, o sensiblemente en, el plano principal de colada (P) paralelo a las caras grandes de la lingotera, estando estos oídos diferenciados por su dirección de salida en, al menos, dos categorías distintas (7, 8); y

una unidad inductora colocada frente a las caras grandes de la lingotera para producir polos magnéticos de signos opuestos que están enfrentados a una y otra parte del citado plano principal de colada (P), caracterizado porque la citada unidad inductora (14, 15) tiene su entrehierro circunscrito sensiblemente a la boquilla (6), y aplica un campo magnético pasante que cubre los oídos de, al menos, una (7) de las citadas categorías distintas (7, 8); y porque el citado equipo comprende

medios (20, 21) de regulación de la intensidad relativa del citado campo magnético en el lugar de los oídos de salida de la citada categoría cubierta (7) con respeto a los oídos de la otra categoría (8), a fin de poder modificar la repartición del caudal total en fusión entre todos los oídos de salida de la citada boquilla (6).

2. Equipo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la citada unidad inductora es una unidad electromagnética constituida, al menos, por un electroimán.

3. Equipo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la citada unidad inductora está constituida por inductores de varios enrollamientos de fase de tipo de "campo deslizante" (14, 15) que están enfrentados a una y otra parte del citado plano principal de colada (P), y por una alimentación eléctrica asociada que alimenta de corriente continua cada uno de los citados enrollamientos separadamente, y porque los medios de regulación (20, 21) de la intensidad relativa del campo magnético comprenden medios para desplazar la localización de los polos magnéticos en el entrehierro de la citada unidad electromagnética.

4. Equipo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la citada unidad inductora está constituida, al menos, por un imán permanente.

5. Equipo de acuerdo con las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque los citados medios de regulación de la intensidad relativa del campo magnético comprenden un variador de intensidad de la corriente eléctrica de alimentación de la unidad inductora.

6. Equipo de acuerdo con las reivindicaciones 2 ó 4, caracterizado porque los citados medios de regulación de la intensidad relativa del citado campo magnético comprenden un montaje móvil deslizante de los imanes o electroimanes.

7. Equipo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los citados medios de modificación de la localización de los polos magnéticos en el entrehierro están constituidos por medios de regulación separada de las intensidades de las corrientes eléctricas continuas que alimentan individualmente los enrollamientos de fase de los citados inductores (14, 15).

8. Equipo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la citada unidad inductora está constituida, en cada lado del plano principal de colada (P), por dos entidades análogas (14a, 14b) dispuestas una a continuación de otra, a una y otra parte del eje de colada.

9. Equipo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la boquilla sumergida, es una boquilla dotada, en el plano principal de colada (P), de oídos principales inferiores (7) dirigidos hacia la parte inferior de la lingotera y de oídos secundarios superiores (8) dirigidos hacia la parte superior.

10. Equipo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque los oídos principales inferiores forman un solo y mismo oído.

11. Procedimiento de puesta en práctica de un equipo de acuerdo con la reivindicación 1 para alimentar de metal en fusión una lingotera de una instalación de colada continua de productos de sección rectangular, caracterizado porque la intensidad relativa del campo magnético producido por los polos magnéticos de la unidad inductora se regula desplazando el emplazamiento de los polos magnéticos.

12. Procedimiento de puesta en práctica de un equipo de acuerdo con la reivindicación 1 para alimentar de metal en fusión una lingotera de una instalación de colada continua de productos de sección rectangular, caracterizado porque la intensidad relativa del campo magnético producido por los polos magnéticos de la unidad inductora se regula modificando la intensidad de la corriente eléctrica que alimenta la citada unidad inductora.